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CdSe的形貌调控及其对P3HT/CdSe太阳能电池性能的影响

关注热度:176   来源:新能源学术论文  作者:吴洁
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【摘要】:如何改变现有的能源结构,提高可持续发展的再生能源的利用率,已经成为世界各国人民和政府极为关注的问题。太阳能是来自于太阳内部核聚变的能量,如果能将太阳辐射到地球表面的能量合理高效的利用,将极大的改善现有的能源危机问题。 本论文旨在制备P3HT/CdSe有机/无机杂化异质结材料,并将其用作聚合物太阳能电池中的活性层材料,重点考察不同形貌的CdSe对光电性能的影响。 首先制备异质结中的给体材料,以3-己基噻吩单体为原料,通过FeCl3氧化聚合制备聚3-己基噻吩,并通过NMR证明了其规整性为92.7%,通过GPC证明了其数均分子量为109903,且分子量分布指数为3.514。随后制备了异质结中的受体材料CdSe,通过HRTEM和UV等对粒子进行表征,先制备了粒径在2-4nm的球形量子点,通过XRD证明了量子点是立方晶系的。在TDPA/TOPO体系中,以TDPA为配体,得到了多边形的CdSe,通过XRD证明了量子点是立方晶系的。最后用HPA作为配体,通过改变HPA的比例制备了具有一定长径比的纳米棒,通过XRD证明了得到的CdSe是六方晶系的。再分别用UV测试P3HT和CdSe的光学带隙,用电化学循环伏安法测试HOMO能级。 最后将P3HT和CdSe以一定比例混合作为活性层材料,首先确定两者以1:9的比例混合,为了弥补ITO玻璃的缺陷,在旋涂活性层材料之前先旋涂一层导电聚合物PEDOT:PSS,再旋涂活性层材料,再蒸镀一层ZnO和Al,在模拟太阳光源下测试其I-V曲线,证明了其具有一定的光电性能,且CdSe纳米棒作为受体材料的电池的器件效率最好。
【关键词】:聚3-己基噻吩 硒化镉 有机/无机杂化异质结
【学位授予单位】:北京化工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2013
【分类号】:TM914.4
【目录】:
  • 摘要5-7
  • ABSTRACT7-15
  • 第一章 绪论15-30
  • 1.1 研究背景与意义15-16
  • 1.2 太阳能电池的分类和技术16-20
  • 1.2.1 晶体硅太阳能电池17-18
  • 1.2.2 高效Ⅲ-Ⅴ族化合物太阳能电池18
  • 1.2.3 铜铟镓硒薄膜太阳电池18-19
  • 1.2.4 有机本体异质结太阳能电池19-20
  • 1.3 太阳能电池的评价20-22
  • 1.3.1 太阳能电池的电流-电压分析21
  • 1.3.2 太阳能电池的表征21-22
  • 1.4 P3HT 的研究进展22-23
  • 1.5 CdSe 的研究进展23-27
  • 1.6 P3HT 和 CdSe 的能带结构27-28
  • 1.7 本论文选题背景和研究意义28-29
  • 1.8 本文主要研究内容29-30
  • 第二章 实验设备以及主要测试手段30-34
  • 2.1 实验药品30-31
  • 2.2 实验设备和实验仪器31
  • 2.3 实验表征方法31-34
  • 2.3.1 表面形貌和结构分析31-32
  • 2.3.2 光谱分析32
  • 2.3.3 霍尔测试系统32-33
  • 2.3.4 电化学工作站33
  • 2.3.5 I-V 测试系统33-34
  • 第三章 P3HT 的制备和物性表征34-45
  • 3.1 聚-3 己基噻吩(P3HT)的制备34-35
  • 3.1.1 反应温度的影响34
  • 3.1.2 提纯34-35
  • 3.2 P3HT 的物性表征35-44
  • 3.2.1 P3HT 的 NMR35-38
  • 3.2.2 P3HT 的 GPC38-39
  • 3.2.3 P3HT 的红外、紫外、拉曼39-42
  • 3.2.4 P3HT 的 TG 和 DSC42-44
  • 3.3 本章小结44-45
  • 第四章 CdSe QDs 的制备和物性表征45-61
  • 4.1 CdSe QDs 的制备45-46
  • 4.1.1 温和的反相胶束法45
  • 4.1.2 高温反相胶束法45-46
  • 4.2 温和的反相胶束法 CdSe QDs 的物性表征46-54
  • 4.2.1 反应温度的影响46-51
  • 4.2.2 反应时间的影响51-54
  • 4.3 高温反相胶束法 CdSe QDs 的物性表征54-56
  • 4.4 CdSe Polygon 的制备56-57
  • 4.5 CdSe Polygon 的物性表57-60
  • 4.6 本章小结60-61
  • 第五章 CdSe 纳米棒的制备和物性表征61-70
  • 5.1 CdSe 纳米棒的制备61-62
  • 5.2 CdSe 纳米棒的物性表征62-69
  • 5.3 本章小结69-70
  • 第六章 电池的组装和性能测试70-86
  • 6.1 电池组装条件的研究70-77
  • 6.1.1 ITO 和溶液的预处理70-71
  • 6.1.2 PEDOT:PSS 的旋涂、退火和表面形貌测试71-74
  • 6.1.3 (P3HT+CdSe)的旋涂、退火和表面形貌测试74-77
  • 6.2 P3HT、CdSe 的能带测试(C-V)77-81
  • 6.3 P3HT、CdSe 的载流子迁移率测试(Hall)81
  • 6.4 ITO/PEDOT:PSS/(P3HT+CdSe)/ZnO/Al 的 I-V 测试81-85
  • 6.5 本章小结85-86
  • 第七章 全文总结86-87
  • 参考文献87-91
  • 致谢91-92
  • 研究成果及发表的学术论文92-93
  • 作者和导师简介93-94
  • 附件94-95


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关键词: 聚3-己基噻吩

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